Физиците за първи път са засекли най-слабия отпечатък от древни звездни експлозии в дълбока японска мина. Детекторът „Super-Kamiokande“ е уловил излишък от събития, наподобяващ сигнал от неутрино, които летят към Земята в продължение на милиарди години след гибелта на масивни звезди. Засега не става дума за откритие, а за първия сериозен намек за отдавна очаквания фон от свръхнови, който учените се опитват да уловят от самото начало на проекта „Super-Kamiokande“.
Неутриното почти не взаимодейства с материята, не носят електрически заряд и преминават през планети, звезди и човешкото тяло почти без следа. Поради тази „призрачност“ частиците са изключително трудни за откриване. „Super-Kamiokande“ е построен на дълбочина 1000 метра в японската префектура Гифу, за да се предпазят наблюденията от излишен шум. Вътре в инсталацията се намира резервоар с 50 000 тона свръхчиста вода и около 13 000 фотоумножители, които улавят черенковското излъчване след редките взаимодействия на неутрино с водата.
Екипът на „Super-Kamiokande“ aнализира данните от около 5000 дни наблюдения. В анализа са включени 3349 дни от стария етап с чиста вода и 1653 дни от новия етап, когато във водата е добавен гадолиний. Редкоземният елемент помага за по-ефективно разграничаване на сигналите от електронни антинеутрино от фоновите събития, тъй като добре улавя неутроните, възникващи при такива взаимодействия.
Основната цел на анализа е свързана с дифузния неутринен фон от свръхнови, или DSNB. Този фон се състои от неутрино, излъчено от всички свръхнови с колапс на ядрото през цялата история на Вселената от ранните епохи до днес. Според изчисленията някъде във Вселената свръхнови избухват няколко пъти в секунда, а неутрината, родени при взривовете, постепенно изпълват космоса с почти нечуваемо „ехо“ на загиналите звезди.
След отстраняване на фоновите събития, включително следите от атмосферни неутрино и процесите, предизвикани от космическите лъчи в кислорода на водата, изследователите откриха статистически значим излишък в енергийния диапазон от 13,3 до 81,3 MeV. Значимостта на сигнала е 2,6 сигма, което съответства на ниво на доверие от 99,5%. Такъв резултат не прилича много на обикновена случайна флуктуация, но все още не достига стандарта за пълноценно откритие, при което физиците обикновено изискват 5 сигма и повече.
Според оценката на колаборацията най-доброто обяснение се дава от потока на DSNB от около 3,6 неутрино на квадратен сантиметър в секунда. Тази стойност се вписва в няколко теоретични модели, които описват колко често във Вселената са се раждали и експлодирали масивни звезди. Потвърждението на такъв фон ще даде на астрономите нов начин да изследват историята на звездообразуването, произхода на тежките елементи, както и процесите на раждане на неутронни звезди и черни дупки.
Резултатите бяха представени на 25 юни на конференцията Neutrino 2026 в Калифорнийския университет в Ървайн. Изследователите планират да продължат наблюденията в „Super-Kamiokande“ и в бъдеще да включат данни от „Hyper-Kamiokande“ – по-големия наследник на японския детектор. Допълнителната статистика трябва да покаже дали сегашният слаб шепот на свръхновите ще се превърне в пълноценно откритие.